随着国际噪声标准的不断提高,柴油发动机的噪声特性研究也越来越受关注。而在柴油发动机的研发过程中,数值模拟技术一直扮演着重要的角色,柴油发动机生产商都希望在研发初期,通过对柴油发动机的噪声仿真分析及优化来缩短产品开发周期和减少整机研发成本。但目前常用的数值仿真方法往往都存在一定的局限性:如:有限元法(FEM)与边界元法(BEM)只能在计算低频的振动噪声问题时保持较好的计算精度;统计能量法(SEA)主要适用于计算模态密度较高的高频声学问题;无网格法受到参数选取的限制,只能对某些特定声学问题进行求解。而柴油发动机的噪声频段较宽且构成复杂,因此需要开发一种在较宽的频率范围内都保持较好的计算精度且适用性高的数值方法来应对柴油发动机的研发需求。光滑有限元方法通过梯度光滑技术和质量重构技术对传统有限元法中的刚度矩阵和质量矩阵进行优化,使其计算得到的数值波数更加接近真实波数,从而大大提高了传统有限元法的计算精度。本文基于光滑有限元方法计算精度高、计算频段宽且适应范围广等特点做了如下研究:首先对质量重构有限元法(MR-FEM),基于边光滑有限元法(ES-FEM),质量重构-基于边光滑有限元法(MR-ES-FEM),基于面光滑有限元法(FS-FEM)和质量重构-基于边光滑有限元法(MR-FS-FEM)这五种优化的有限元方法在计算具有解析解的三维空气声腔模型的计算结果进行了系统的比较,结果表明:MR-ES-FEM更加适合求解内部声场问题。随后将FS-FEM和ES-FEM分别与可以将无限声场截断成有限声场的Dirichlet-to-Neumann(DtN)边界条件结合,通过计算具有解析解的脉动球模型,探究了两种光滑有限元方法在计算外部声场的可行性,研究发现:与DtN边界结合的基于面光滑有限元方法(FS-FEM-DtN)更加适合应用于外部声场的数值计算。最后采用MR-ES-FEM与FS-FEM-DtN计算了柴油发动机缸盖罩内外声场模型,并将计算结果与成熟的声学仿真软件COMSOL Multiphysics计算的参考解进行对比,验证了MR-ES-FEM与FS-FEM-DtN应用于实际柴油发动机缸盖罩模型内外声场预测的可行性。